小直徑多管程換熱器管箱分程隔板的研制

(四川科新機電股份有限公司，四川 什邡 618400)

四川科新機電股份有限公司(以下簡稱四川科新)2017年承制的某化工公司20萬t/a聚碳酸酯項目中，有一臺單殼程多管程的固定管板換熱器，該換熱器直徑小、管程多，分程隔板布局緊湊，分程隔板焊接困難不易制造。為了增加管殼式換熱器流體流速，提高給熱系數，通常將管程分為多程。研制的管殼式換熱器為了達到上述目的，將管程分為了10程，其結構見圖1。

圖1 管殼式換熱器結構

1 管箱分程形式的選擇

由于本次設計的換熱器內直徑僅為450 mm，為實現10管程，管程分程采用圖2所示的分程隔板布置形式。

圖2 管箱分程布置形式

2 分程隔板的設計

2.1 常規設計

換熱管(規格φ20×1.6)采用26 mm的中心距，按10管程并遵循每一程中的換熱管數量大致相等的原則在管板上布管(見圖3)。對應的分程隔板間距應和管板上的隔板槽距離一致。

圖3 前端管板隔板槽結構

該換熱器前/后端管箱外均設置了保溫夾套，前端管箱進出口接管大小為DN80 mm(內筒)×125 mm(夾套)，由于設置接管的空間需要，管箱內筒設備法蘭密封面至封頭的最大深度為563 mm。前端管箱與前端管板密封處的隔板結構已按圖2確定，前端管箱不同隔板結構對比見圖4，按圖4(a)中的形式設置分程隔板，但是該換熱器的內直徑只有450 mm，分程隔板中心間距最窄處為57.5 mm，對應563 mm的焊接深度，以致焊接分程隔板與管箱殼體時，靠近封頭部分焊接操作空間不足而難以進行焊接作業。對于分程隔板的焊接，GB/T 151—2014第6.3.6.3條規定：分程隔板與管箱內壁應采用雙面連續焊，最小焊腳尺寸為3/4倍的隔板厚度；……